Ученые рассказали, как проходила посадка и какие задачи были запланированы для аппарата
На Марс прибыл девятый за всю историю освоения Красной планеты земной аппарат Schiaparelli («Скиапарелли») - одна из составляющих совместной миссии Роскосмоса и Европейского космического агентства (ЕКА) «ЭкзоМарс». Это произошло ровно в 17.48 по московскому времени. Буквально за несколько минут до посадки аппарат ворвался в атмосферу планеты на высоте 120 км со скоростью 5,8 км/с (21000 км/ч). О том, сколько продлится жизнь аппарата на поверхности планеты, какие задачи он должен выполнить, выяснил «МК», который следил за посадкой вместе с учеными из ИКИ РАН.
Напомним, что старт миссии «ЭкзоМарс» состоялся 14 марта 2016, когда, стартовав с космодрома Байконур, российская ракета-носитель «Протон-М» доставила европейский аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) на орбиту. 16 октября, когда миссия приблизилась к Марсу, «Скиапарелли» - небольшой посадочный аппарат диаметром 2,4 метра отделился от TGO и взял курс на посадку. Если бы на Марсе были разумные обитатели, то 19 октября по земному календарю в районе местечка под названием Плато Меридиана (Meridiani Planum), на обширной равнине находящейся в 2-х градусах к югу от экватора Марса, они бы увидели в небе яркий объект, по виду очень напоминающий метеорит с огненным шлейфом... В какой-то момент «метеорит» приобрел черты настоящей летающей тарелки, спускающейся на Плато плавно под большим парашютным куполом...
Почти сразу после раскрытия парашюта от тарелки отстрелился нижний тормозной щит (лобовой обтекатель), и бортовая камера DECA (Descent Camera) начала делать снимки поверхности. С интервалом в полторы секунды она должна была получить 15 снимков. После посадки они будут переданы сначала в компьютер модуля, а затем – на Землю. Такая детальная съемка позволит специалистам лучше понять, как проходил процесс снижения, куда точно сел аппарат.
На расстоянии 1,2 км от поверхности Марса «Скиапарелли» на скорости 250 км/ч «выскочил» из защитной капсулы-тарелки и начал самостоятельный полет. В этот момент под ним вспыхнули девять огненных языков (жидкостных двигателей малой тяги), которые и помогли впоследствии осуществить мягкую посадку модуля весом в 577 кг.
Для сотрудников агентства «Скиапарелли», названный в честь выдающегося итальянского астронома Джованни Вирджинио Скиапарелли, - первый европейский аппарат на Марсе. Ранее автоматическими посадками на Марс могли гордиться только русские и американцы. Хронология такова: первой в мире Марса достигла советская станция «Марс-3» в декабре 1971 года, затем на многие годы Красная планета была буквально оккупирована американскими аппаратами: «Викинг-1»(1976), Викинг-2 (1976), Mars Pathfinder (1997), «Спирит» (2004), «Оппортьюнити» (2004), «Феникс» (2008) и «Кьюриозити»(2012). К слову, «Оппортьюнити» находится сейчас как раз в области посадки «Скиапарелли».
Посадка на Марс была для «Скиапарелли» задачей номер один. Справился ли он с ней в полной мере, на момент написания заметки было неизвестно (отмечались проблемы со связью). Если аппарат выжил, то в последующие восемь дней (именно на столько рассчитана работа аккумуляторов модуля), он должен выполнить ряд научных измерений при помощи комплексов различных датчиков. К примеру, комплекс DREAMS измерит скорости и направления ветра, уровень влажности, давления, температуры у поверхности и прозрачность атмосферы уже на месте посадки. Также впервые в истории комплекс DREAMS проведет измерения электрического поля Марса. «Скиапарелли» прибыл на Марс в период пылевых бурь. И в связи с этим ученые включили в программу изучение взаимодействия электрического поля Марса с пылевыми вихрями. За время «жизни» модуля на Марсе должно состояться несколько десятков сеансов его связи с пролетающими спутниками NASA и EКА, которые ретранслируют данные от «Скиапарелли» на Землю. Кстати, фотографий красивых видов Марса от него ждать не приходится, - специальной камеры для этого не предусмотрено.
А теперь вернемся к основному аппарату миссии Экзо-Марс - TGO, который также 19 октября, после разделения со «Скиапарелли» вышел на орбиту Красной планеты для основной работы в течение нескольких лет. Напомним, что он должен внести свой вклад в дело изучения поверхности, атмосферы и климата Марса, а также поисков признаков жизни на нем. В частности, землянам пока не известно, откуда в марсианскую атмосферу поступает метан? Является ли он продуктом биологической деятельности каких-то живых существ или результатом вулканической деятельности планеты? На эти ответы попытается дать ответ TGO.
Из имеющихся на его борту четырех научных приборов есть чисто российский нейтронный спектрометр FREND для поиска следов воды и льда в почве Марса, и комплекс для изучения химии атмосферы ACS, который также, как и первый создавался в Институте космических исследований РАН при участии специалистов Франции, Германии и Италии.
Напомним, что уже в 2018 году должен начаться второй этап проекта ExoMars, с более активным участием России. НПО имени С. А. Лавочкина разработает для него десантный модуль. Он должен будет доставить на поверхность Марса посадочную платформу (тоже российской разработки) и европейский марсоход.
Европейское космическое агентство (ЕКА) не получило подтверждения посадки модуля «Скиапарелли» на поверхность Марса. Связь с аппаратом оборвалась за 50 секунд до расчетного времени приземления. Посадка зонда на поверхность планеты является частью российско-европейской миссии «ЭкзоМарс». Модуль Trace Gas Orbiter (TGO), который также является частью программы «ЭкзоМарса», вышел на орбиту Марса согласно штатному расписанию.
Демонстрационный десантный модуль «Скиапарелли», приземлившийся 19 октября на Марс в рамках российско-европейской миссии «Экзомарс», не вышел на связь. Об этом в ходе пресс-конференции сообщило Европейское космическое агентство. Модуль «Скиапарелли» вошел в атмосферу Марса в 17:42 на скорости в 21 000 км/ч. Условная граница атмосферы составляет 121 км от поверхности. Зонд должен был оказаться на его поверхности примерно через шесть минут. Посадка была запланирована на равнине Плато Меридиана, примерно в 40 км к северо-западу от места посадки марсохода «Оппортьюнити» в 2004 году. Однако сигнал аппарата пропал за 50 секунд до предполагаемого времени приземления.
После того, как телескоп GMRT не сумел поймать сигнал о приземлении, к процессу подключилась автоматическая станция ЕКА »Марс-Экспресс», которая записала спуск «Скиапарелли» и передала на Землю данные. Однако этой информации было недостаточно, чтобы понять состояние аппарата. ЕКА пришлось задействовать автоматическую орбитальную станцию НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Однако точных данных о «Скиапарелли» аппарату в ходе облета Марса получить также не удалось. MRO должна совершить еще несколько облетов и сфотографировать место посадки «Скиапарелли». ЕКА получит фотографии зонда в ближайшие дни.
19 октября «Скиапарелли» вошёл в атмосферу Марса. В течение 3-4 минут скорость аппарата снижалась путём аэродинамического торможения — трения об плотные слои атмосферы. Сложность спуска заключалась в том, что марсианская атмосфера тоньше земной. Поэтому «Скиапарелли» был оснащен парашютом, корректирующими навигаторами и теплозащитным покрытием. Парашют должен был раскрыться на высоте 11 километров при скорости модуля 1650 километров в час, а специальная конструкция аппарата была призвана смягчить удар при падении.
План спуска демонстрационного десантного модуля «Скиапарелли»
Утром 20 октября специалисты ЕКА получили телеметрию маневров »Скиапарелли» с орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO), который успешно вышел на орбиту Марса 19 октября. Теплозащитное покрытие успешно предотвратило перегрев аппарата: экран медленно плавился и испарялся, унося поглощённое тепло от основной части «Скиапарелли». Когда скорость аппарата уменьшилась до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью над «Скиапарелли» развернулся парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернулся менее чем за секунду, и через 40 секунд была сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном. После неполного анализа данных было подтверждено, что возможно отстрел парашюта произошёл несколько раньше запланированного, а двигатели мягкой посадки могли выключиться на слишком большой высоте, которая пока не определена.
Модуль «Скиапарелли» был предназначен для отработки посадки и проведения исследований. В его научные задачи входили измерения электрических полей, которые, в сочетании с исследованиями концентрации атмосферной пыли, должны были рассказать о роли электрических сил в процессе возникновения пылевых бурь.»Скиапарелли» должен был проработать на Марсе 10 дней — срок, в течение которого аккумуляторы спускаемого аппарата способны поддерживать его работоспособность. В течение этого времени сотрудники центра управления будут продолжать попытки установить связь со «Скиапарелли».
Разделение TGO и «Скиапарелли»
Орбитальный аппарат TGO вышел на орбиту Красной планеты согласно расписанию. Во время выведения TGO на орбиту внештатных ситуаций не возникало. Аппарат стал второй после «Марс-Экспресс» станцией ЕКА, обращающейся вокруг Марса. TGO будет изучать малые газовые примеси атмосферы и распределение водяного льда в грунте Марса. В частности, он исследует распределение в марсианском «воздухе» метана, который в присутствии пропана и этана косвенно указывает на наличие жизни на планете.
Миссия «ЭкзоМарс-2016» была запущена с космодрома Байконур 14 марта с помощью ракеты-носителя «Протон-М».16 октября 2016 года «Скиапарелли» и TGO успешно разделились после семимесячного полета. На 2020 год планировалась вторая часть миссии: к Марсу должен отправится ровер, который пробурит поверхность планеты и возьмет пробы грунта. Это может подтвердить наличие простейших форм жизни в недрах планеты. Состоится ли в назначенное время отправка марсохода после неудачи со «Скиапарелли», пока неизвестно.
Ждать хороших новостей о судьбе европейского зонда Schiaparelli с поверхности Марса, видимо, уже не придется. Выдержав двухдневную паузу, специалисты Европейского космического агентства признали , что, скорее всего, аппарат на Марс не сел, а рухнул, а значит, утрачен для научной миссии.
Относительно большой размер видимого пятна на поверхности объясняется высокой скоростью удара и поднятым вверх грунтом. «Кроме того, возможно, что лендер взорвался от удара, так как его баки были полны горючего», — говорится в сообщении.
Два объекта, появившиеся на снимках, находятся в точке с координатами 353,79 градуса восточной долготы и 2,07 южной широты.
Свои выводы ученые намерены проверить на следующей неделе, когда место посадки удастся снять камерой HiRISE более высокого разрешения на борту MRO. Эти снимки помогут установить и место приземления защитного экрана, отстреленного на большой высоте. Поскольку спуск модуля наблюдался с трех различных аппаратов, ученые намерены детально восстановить его хронологию.
При этом положение темного пятна указывает на то, что зонд упал в 5 км от места предполагаемой посадки, но внутри расчетного эллипса с параметрами 100 на 15 км.
Что касается орбитального модуля TGO, в настоящее время с ним установлена связь, параметры его орбиты составляют 101 000*3691 км, период обращения — 4,2 дня. Планируется, что научная начинка зонда начнет работу с получения калибровочных данных в ноябре этого года. А в марте 2017 года зонд начнет торможение об атмосферу планеты, чтобы оказаться на круговой орбите с высотой 400 км. После этого он приступит к сбору научной информации, а в 2020 году будет использован как ретранслятор для будущего марсианского ровера.
На борту этого аппарата помимо европейских установлены два российских научных прибора — АЦС и ФРЕНД разработки Института космических исследований РАН.
С их помощью ученые намерены изучить мельчайшие концентрации отдельных элементов в атмосфере планеты и измерить поток нейтронов с ее поверхности, связанный с наличием воды в грунте.
Между тем, как выяснила «Газета.Ru», российское участие в проекте «ЭкзоМарс» не ограничивалось созданием двух научных приборов и запуском миссии ракетами «Протон». Исполняющий обязанности генерального директора НПО имени Лавочкина Сергей Лемешевский подтвердил «Газете.Ru», что в расчете баллистического спуска Schiaparelli ранее принимали участие специалисты Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ).
«Да. Любой расчет никогда не делается одной командой, особенно в таких важных миссиях. Я знаю, что такая проверка была, был такой заказ (со стороны ЕКА. — «Газета.Ru»). Хотя в подобных миссиях нет понятия заказа, есть понятие разделения работ. Мы подписывали на уровне глав агентств матрицу разделения работ, причем это разделение работ не статично и в него вошел расчет баллистики», — пояснил Сергей Лемешевский.
Связь со спускаемым аппаратом «Скиапарелли» потеряна во время его посадки на Марс, тогда как его партнер по программе – Trace Gas Orbiter – успешно занял заданную орбиту. Таковы в кратком изложении новости, которые сообщило Европейское космическое агентство на пресс-конференции, посвященной программе ExoMars.
© ESA/ATG medialab
Напомним, «Скиапарелли» и Trace Gas Orbiter выполняют первый этап принятой ЕКА и Роскосмосом программы исследований и должны подготовить информацию для осуществления второго этапа – высадки на планету большого марсохода, которая запланирована на 2020 год. 16 октября аппараты отделились друг от друга, и «Скиапарелли» начал сближение с Марсом. Цель его полета была провести мягкую посадку на поверхность планеты, изучая при этом атмосферные условия Марса.
© ESA–D. Ducros
Посадка состоялась 19 октября. Перед этим представители ЕКА выражали уверенность, что она пройдет благополучно. Мишель Дени (Michel Denis), руководитель полета ExoMars, даже пошутил, что спуск «Скиапарелли» станет шестью минутами спокойного ожидания, в отличие от «семи минут ужаса», как в свое время описывал спуск на Марс аппарата Curiosity в 2012 году. Но, видимо, не все прошло так, как они рассчитывали.
Программа спуска включала несколько этапов. Во время первого торможения при входе в атмосферу аппарат «Скиапарелли» должен был защищать специальный теплозащитный экран. Затем, на высоте 11 километров, должен был раскрыться парашют, включиться малые реактивные двигатели для торможения аппарата и, наконец, при контакте с марсианской поверхностью силу удара должна погасить особая платформа.
Отклонение от задуманного сценария произошло после момента, на который было запланировано раскрытие парашюта. Орбитальный аппарат ЕКА Mars Express, отслеживавший снижение «Скиапарелли», измерил его скорость, и она оказала выше предусмотренной предварительными расчетами. Сигнал, поступающий от «Скиапарелли», исчез на 50 секунд раньше расчетного времени. Поэтому, что было с ним на самым последнем этапе снижения и в каком состоянии он сел на Марс, остается неизвестным.
Заряд батарей «Скиапарелли» был рассчитан на несколько дней работы на поверхности Марса. Поэтому специалисты не теряют надежду связаться с ним. Через несколько часов после посадки над районом Марса, где находится «Скиапарелли», прошел аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter. Был запланирован сеанс связи с ним спускаемого модуля, но связь установлена не была.
Ученые, разрабатывающие марсоход, который должны отправить на Марс в 2020 году, говорят, что неудача «Скиапарелли» повлияет на их задачу, но не радикальным образом. Отправку марсохода не отменят, но точно внесут в проект определенные изменения. Как сказал планетолог Оливье Витас (Olivier Witasse), они будут направлены именно на совершенствование технологии посадки, которая не будет повторять один в один сценарий посадки «Скиапарелли». Сотрудник Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка Норберт Крупп (Norbert Krupp) сказал, что миссию «Скиапарелли» даже нельзя назвать неудачной, так как она поможет обеспечить успех на следующей стадии проекта.
По крайней мере часть данных, которые «Скиапарелли» должен был собирать во время спуска, ученые успели получить. Но это куда меньше, чем они рассчитывали. Франческа Эспозито (Francesca Esposito) из Обсерватории Каподимонте говорит, что, например, не удалось добыть никаких сведений о влиянии электрических полей в атмосфере Марса на его пылевые бури. Франческа Ферри (Francesca Ferri) из Университета Падуи сообщила, что ее команде удалось получить лишь часть информации от датчиков «Скиапарелли» о динамике марсианской атмосферы, но важные данные о слое, близком к поверхности, где особую роль играет конвекция, остались недоступны. «Это космос. Он не сотрудничает», – прокомментировала эти события Франческа Эспозито.
Европейское космическое агентство не оставляет попытки узнать, что же случилось со «Скиапарелли». Помимо попыток поймать его сигнал одним из трех аппаратов, находящихся сейчас на орбите над Марсом, они планируют сделать снимки места посадки с орбиты. Также марсоход Opportunity, который находится всего в 15 километрах от предполагаемой зоны посадки, как предполагалось, должен был снять процесс снижения «Скиапарелли». По тому, насколько это удалось, можно будет понять, насколько точно была соблюдена расчетная траектория спуска.
Посадочный модуль Schiaparelli ("Скиапарелли") российско-европейского проекта "ЭкзоМарс-2016" совершил посадку на Марс. Прямая трансляция из центра управления миссией в немецком Дармштадте велась на сайте Европейского космического агентства. Еще до посадки Schiaparelli орбитальный модуль TGO (Trace Gas Orbiter) совершил маневр по торможению и начал выход на орбиту Красной планеты.
Модуль Schiaparelli должен был совершить посадку около 18:00 по московскому времени. В это время сообщалось, что прошло успешное отделение теплового щита и раскрытие главной антенны модуля. Также около 18:10 в ЦУП в Германии подтвердили, что Индия получала сигналы со Schiaparelli до самого последнего момента, но именно когда модуль должен был сесть, сигнал пропал.
В 17:42 по московскому времени Schiaparelli вошел в атмосферу, а в 17:45 раскрыл парашют. На высоте километра заработали тормозные двигатели, которые должны были снизить скорость и отключиться в 14:48. Это номинальное время, когда аппарат должен коснуться поверхности Марса.
В 18:03 Schiaparelli должен был отключить радио и перейти в режим сохранения энергии. На Земле, однако, не получили сигнал о том, что посадка произошла успешно, но процесс записала автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства Mars Express, эта запись поможет прояснить ситуацию.
Позже в Twitter агентства появилось сообщение: "В записи, полученной с Mars Express, содержится только сигнал, но нет телеметрии".
Сигнал от Марса до Земли идет 9 минут 47 секунд. Когда ожидание сигнала затянулось за 20 минут и центр управления миссией в Дармштадте приуныл, параллельно в русской онлайн-трансляции из Института космических исследований РАН на сайте Роскосмоса лектор рассказывал о миссии на фоне фотографии с яблоней и с надписью: "И на Марсе будут яблони цвести".
Позже руководитель отдела наземных научных комплексов Института космических исследований РАН Владимир Назаров пояснил: "Посадочный модуль находится на Марсе, однако диагностировать его состояние пока не можем. Сигнал от него принимался индийским радиотелескопом и сигнал был очень слабый" (цитата по "Интерфаксу").
Визуализацию спуска модуля в режиме реального времени можно посмотреть на канале ESA в YouTube.
В отличие от Schiaparelli, с орбитальным аппаратом TGO все в порядке. Он вышел на орбиту Марса и станции получают от него четкий сигнал. "Сигнал TGO виден нашими и зарубежными станциями слежения, аппарат вышел из тени. Что касается посадочного аппарата, то сигнал от него ждем", - сообщил директор Института космических исследований РАН Лев Зеленый.
Торможение орбитального модуля продлится около года. Аппарат окажется на заданной орбите в конце 2017 года. В понедельник TGO впервые включил двигатели и приступил к маневру для выхода на орбиту, чтобы уйти с траектории столкновения с планетой.
Сигнал от посадочного аппарата записывают марсианские зонды Mars Express (ЕКА, непосредственно во время посадки), Mars Reconnaissance Orbiter (NASA, через несколько минут после посадки) и TGO (непосредственно во время посадки).
Модули проекта "ЭкзоМарс-2016" успешно разделились 16 октября. После этого Schiaparelli начал движение по траектории, ведущей к посадке на Красную планету. Путь первой миссии ExoMars до четвертой от Солнца планеты занял семь месяцев.
Schiaparelli отрабатывает посадку для нового европейского марсохода
Программа "ЭкзоМарс-2016" - это совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Роскосмоса. Ее основная цель заключается в ответе на вопрос, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. Отсюда и приставка "экзо-" в названии программы: экзобиология, или астробиология, изучает происхождение эволюции и распространение жизни на других планетах во Вселенной, говорится на сайте ESA .
"ЭкзоМарс-2016" включает в себя две миссии. Первая стартовала 14 марта 2016 года запуском с космодрома Байконур ракеты-носителя "Протон-М" с космическим аппаратом в составе орбитального модуля TGO (Trace Gas Orbiter) и демонстрационного спускаемого модуля Schiaparelli.
Модуль TGO будет заниматься поисками следов метана и других газов в атмосфере Марса, которые могут свидетельствовать об активных биологических и геологических процессах на планете. В свою очередь Schiaparelli протестирует ряд технологий, обеспечивающих контролируемый спуск и посадку на Марс.
Модуль Schiaparelli, названный так в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли, отрабатывает схему посадки для второй части российско-европейской программы, запланированной на 2020 год. В ее рамках к Марсу отправятся российская посадочная платформа и новый европейский марсоход.
На этом этапе ключевыми задачами будут бурение и анализ марсианского грунта. По одной из гипотез, на глубине нескольких метров могли сохраниться следы органической жизни. При этом модуль TGO планируется использовать до 2022 года для передачи сигналов от европейского ровера на Землю.
Schiaparelli мог стать девятым - и первым европейским - космическим аппаратом, успешно совершившим посадку на Марс. Пока это удалось одной советской автоматической станции "Марс-3" в 1971 году и семи аппаратам NASA.
В 2003 году британский модуль Beagle 2 сел на Марс, но не вышел на связь
В 2003 году неудачей закончилась миссия модуля Beagle 2 , который должен был исследовать геологию, минералогию, геохимию, а также данные о климате и погоде, а также обеспечивать радиорелейную связь между Землей и другими аппаратами, которые будут доставлены на поверхность Марса в период между 2003 и 2007 годами.
Он был разработан британскими учеными под руководством Колина Пиллинджера, цифра 2 в названии означает, что первым был HMS Beagle - корабль Его Величества "Бигль", на котором плавал Чарлз Дарвин.
Местом посадки модуля была избрана марсианская равнина Изидис Платиния, которая, по мнению ученых, могла быть много тысячелетий назад морским дном. Beagle должен был попытаться обнаружить признаки присутствия на Марсе биологической жизни или воды, которая является ключевым элементом существования живых форм.
25 декабря 2003 года аппарат Beagle 2 сел на поверхность Марса, но не вышел на связь из-за повреждения солнечной батареи. Панели батарей не развернулись полностью, в результате загородив радиоантенну которая передает данные и принимает команды с Земли через ретранслятор - спутник Марс-экспресс.
В январе 2015 года исполнительный директор Космического агентства Великобритании Дэвид Паркер , что аппарат найден, и сама посадка, судя по снимкам NASA, прошло успешно.